大地原点和授时中心

大道常昭（不必送花）

　　陕西位于中国版图的几何中心，西安又是陕西的经济、政治和文化中心。有着优越的自然和人文环境。特别是几何中心的位置决定了关系国计民生的大地原点和授时中心都设立在西安半小时经济圈范围之内。

　　中华人民共和国大地原点

之所以将大地原点设在泾阳县永乐镇据《中华人民共和国大地原点选点报告》的解释：

一、地质构造稳定；

二、地下物质稳定；

三、四面通透，没有大的遮挡物，便于观测；

四、距离西安近，交通便利，方便测绘工作者前往开展工作。

从地质结构上看，大地原点所在地位于八百里秦川关中腹地，地下都是淤积的黄土，所以比较稳固。此外，大地原点所处的地方没有矿藏资源，历史上也从未出现过大的水灾，因此，由人为挖掘和水灾对其构成威胁的可能性不大，把大地原点设在这里基本上是安全稳定的。同时考察的其他城市中：兰州地形比较狭窄，武汉则因为临长江时有水害，郑州地理位置偏东，都不适宜建设大地原点。

　　2018年3月，我和老伴探访了大地原点。大地原点亦称大地基准点，是国家地理坐标——经纬度的起算点和基准点。大地原点是人为界定的一个点。

中华人民共和国大地原点所在地为一建筑群，占地3.88万平方米，约58.2亩。其中主体建筑占地面积500平方米。大地原点整个设施由中心标志、仪器台、主体建筑、投影台等四大部分组成。

　　院子大门上挂着“中华人民共和国大地原点”的牌子。

建国初，我国测绘坐标系统引用的是前苏联的大地原点，从列宁格勒的普尔科夫天文台起算，参考椭球是克拉索夫斯基椭球，将前苏联1942年建立的坐标系统，逐级传递、引测到中国，建立起国家统一的“1954年北京坐标系”。因其是万里之遥的外国大地原点延伸过来后建立的坐标系，因此在测绘过程中会造成很大的误差，同时该坐标系与中国的地形地貌差异大，极大地影响到我国的应用。为此，我国决定建立自己独立的大地坐标系。

　　中国为了建立统一的国家坐标系，需要确定一个点作为起算点，这个点就是中华人民共和国大地原点，又称为大地基准点。通常在国家大地网中选一个比较适中的点作为原点，高精度测定它的天文经纬度和到另一点的天文方位角，根据“参考椭球”定位的方法，求得该点的大地经纬度、大地高和到另一点的大地方位角。这些数据称为“大地基准数据”。国家大地原点是整个大地基准设置的重要环节。

图为中华人民共和国大地原点原点简介牌。

　　大地原点是利用高斯平面直角坐标的方法建立的全国统一坐标系，现在使用的“1980国家大地坐标系”，简称“80系”，也称为“1980西安坐标系”。

　　照片背景即是主体建筑观测塔楼。为一圆顶塔楼，总高27米，塔楼坐东向西，基座高约2米，面积近200平方米。地面立体建筑共七层。 塔体外部呈八棱柱形，顶部出檐，呈圆形，屋顶为半圆球形，顶部是玻璃钢整体半圆形外壳，可自动启闭，以便进行天文观测。下部为两层递收式八角裙楼。中心标志埋设于大地原点塔的地下室中央。

　　进入塔楼的一层，是一个面积50多平方米的大厅。大厅正中是一直径约2米的棕红色空心柱，柱体上部镶嵌着一块长方形黑色大理石，上刻“中华人民共和国大地原点”11个金色大字。绕圆柱有8根红色大理石贴面的立柱。一楼大厅高度取决于大地原点的第一个观测点的距离。中心圆柱沟通了位于地下室原点标志和顶层的仪器台。

　　请看位于地下室中心的大地原点标石。标石是重要的测量标志，用混凝土、花岗岩和大理石建制，分为地下和露出地面两部分 ，以标定大地控制点（通过大地测量获得统一而精确的水平位置和高程的点）的位置。

原点标石镶嵌在一块边长0.55米，重7吨的正方体红色大理石上方中心，是一块直径10厘米整块红色玛瑙雕琢制成的圆形原点标志，精美坚固。标石的外圈为一圆盘，有一粗一细勒金线园边。上面镌刻着“中华人民共和国大地原点”11个隶体勒金字。标志的中部有直径约2厘米的微微突起的半球面，半球面上镌刻有一精密“十”字。“十”字的交点就是“中华人民共和国大地原点”，也就是中国地理坐标经度与纬度的起算点和基准点，中国“1980坐标系”测量起算中心。

　　为使标石位置能长期稳定保存，基座灌制要十分坚实，埋设必须非常稳固。大地原点标石的基座底下灌筑有4根13米长的水泥桩柱，直插地球内部的岩石上。

仔细观察标石十字丝左下有一凹陷瑕疵，这是在设立不久时，某单位前来进行测量，其重力铅锤不小心跌落，砸到了玛瑙边缘上造成的，幸亏代表原点的十字丝没有受损，因此对于测量没有任何影响，精度也不会降低，所以多年来一直保留这种状态，未作更换。

　　大地原点塔顶层是观察室，室内中央建有仪器台，仪器台建在中心标志上方，顶部供安置测量仪器用。

　　测量仪器安放在仪器台上，通过台中心园孔用铅锤确定仪器位置然后进行测量。

　　投影台设于主体外北、东南、西南三个方向的三个亭式建筑中，亭中有仪器墩。

投影台距中心标志36米处并以亭台建筑装饰，三投影台的角距为120度，它们的作用是将标志“十”字中心垂直投影到仪器墩面上。全部设施均为原点便于使用和长久保存而建。

     中华人民共和国大地原点于1977年由国家测绘局投资建设，1978年建成交付使用。直到1994年大地原点才对外公开，公众可以进入参观。2012年10月15日，中华人民共和国大地原点被命名为“全国科普教育基地”。

      在大地原点半径1000米范围内，禁止修建加油加气站、易爆物品仓储场所、养鱼场，实施采掘、爆破以及其他可能危害大地原点地基稳固和影响正常观测信号接收的行为；在大地原点半径3000米、方位299°10′±1°、329°39′±1°的两个扇形区域范围内，禁止建设海拔440米以上的高层建筑物以及从事其他影响正常观测的行为。

　　国家测绘局西安GPS跟踪站是大地原点主要附属建筑之一，为二层楼房。

       大地原点建成后不久，在此还增设并施测了国家基本重力点和天文基本点。

注1：重力点是用于测量重力加速度的点。

指绝对重力值已知的重力点，作为相对重力测量（两点间重力差的重力测量）的起始点。中国于1956~1957年建立了全国范围的第一个国家重力基准，称为1957年国家重力基本网，该网由21个基本点和82个一等点组成。1985年，中国重新建立了国家重力基准。它由6个基准重力点，46个基本重力点和5个因点组成，称为1985年国家重力基本网。

注2：国家天文大地网是在全国领土范围内，由互相联系的大地测量点（简称大地点）构成，大地点上设有固定标志，以便长期保存。1951年开始布设，1961年基本建成，1975年修补测工作全部结束，全网约有5万个大地点。

中国国家天文大地网规模之大、网形之佳和质量之优，在全世界居于前列；布设速度之快也是空前的，这是我国测绘界几代人艰苦奋斗的结果。

　　更令人惊叹的是在大地原点建成后，有关专家研究发现，中国西汉时期长达1000多千米的超长基线就从此处经过。2000多年前测定的建筑基线与建成的中华人民共和国大地原点基本一致，相差也就2秒经度（60米）的距离。这一古今测量史上的巧合，令考古及测绘界感慨不已。

       注：西汉时期的超长建筑基线。其以西汉首都长安城为中轴，顺真子午线向南向北延伸。基线最北端建有一组巨大的祭天建筑，其南将一条河流改道，法象北斗星，再南则是汉开国皇帝刘邦与吕后之陵墓。陵墓之南则是汉长安城，最南端正对一座山谷，左右两山如阙，中为子午古道。

　　建立大地原点，就是为了确定中国基础测绘的统一坐标系，作为一切定位、定向等基础地理信息数据的基础，满足经济建设和国防建设的基本需要。测量是研究地球表面的自然科学，测绘工作是经济建设中的一项基础性、前期和超前期的工作。为城市规划、市政工程土地开发、农业、防灾、科研等方面提供各种比例尺现状地形图等测绘资料，满足建设规划需要，直接为建设工程项目设计、施工服务，而这些都必须有统一的测绘坐标系作支持，即大地原点。

       大地原点确定后，从原点再延伸出去推算国家的其他测量点坐标，成为国家和城市建立坐标系的依据，而依据中国大地原点，可以建立起国家的独立坐标系，广泛应用于国防与经济建设。

       中华人民共和国大地原点确立了中国独立的大地坐标系的起算点和基准点，是中国测绘事业独立自主的象征，在经济建设、国防建设、社会发展和科学技术研究等方面发挥着举足轻重的作用。大地原点不但在各项建设和科学技术上有重要影响，而且象征着国家的尊严。

　 中国科学院国家授时中心

授时中心位于陕西省西安市临潼区，前身为陕西天文台，是以时间频率研究、授时服务为主，同时开展天体测量学、太阳物理、日地关系、天体力学、人造卫星观测与研究的综合性天文研究机构。全台分设台本部和授时部两部分。台本部包括时频主控系统、科研实验室、天文观测站和领导管理机关，驻陕西省西安市临潼区。授时部（即二部）为长波和短波授时电台，位于陕西省渭南市蒲城县境内。

　　我国的授时中心为什么在西安？

　　上世纪50年代，美、苏、日等发达国家都陆续建立了本国的标准时间和频率授时系统。台湾也依靠美国建立了BFS标准时间频率授时台。那时，新中国刚刚成立，百业待兴，我国的时间发播是由上海天文台租用邮电部真如国际电讯台向全国发布的，但由于当时技术设备和上海在全国的地理位置不是很适中等原因，因此发播效果不是很理想。苏联领导人赫鲁晓夫也曾提议给我国援建一座授时台，然而，深谙世界政治风云的伟人毛泽东主席婉言拒绝说：“中国必须有中国的标准时间，中国的时间不能掌握在外国人手里！”

　　毛泽东深知标准时间频率发播的深远意义，1964年我国第一颗原子弹爆炸，使最高决策层更加意识到，高精度的时间在未来尖端科技领域具有的决定性的作用。1966年3月26日周恩来总理亲自主持召开国务会议，把建设我国标准时间授时台的计划正式确定下来。随之面临的第一大问题便是选址，首先，选址一定要尽量靠近中国大地原点附近；其次，地势必须开阔；再者，必须有利于备战。

　　周总理亲自组织抽调了通信、计量、天文、地理、数学等100多位各领域的专家科技人员着手确定我国时间系统。科研人员的足迹踏遍了长城内外、大江南北，核算出了数万组数据，终于在1970年正式建立具有我国特色的时间授时服务系统。按照国际惯例，各国标准时间一般都以本国首都所处的时区来确定。

　　我国首都北京处于国际时区划分中的东八区，同格林尼治时间整整相差8小时，而我国本身又地域辽阔，东西相跨5个时区，而授时台又必须建在我国中心地带。从而也就产生了长短波授“北京时间”的发播不在北京而在陕西蒲城。也就是中央人民广播电台发出的标准时间是由中国科学院国家授时中心发播。

        2019年5月18日，我和老伴参加了中国科学院第十五届公众科学日活动，参观了设在中国科学院国家授时中心的时间科学馆。时间科学馆入口处左侧中英文标牌《时间科学馆》

        右侧中英文标牌《中国科学院国家授时中心》。

        科学馆门厅两边的墙面上悬挂着32个电波钟。工作人员介绍说：显示不准确的会自动调整。

        抚摸着大树的年轮，就像抚摸着逝去的年华。

　　华国锋的题词。

　　习近平关于科普工作的指示。

　　严济慈给陕西天文台的题词。

　　1966—1979年。授时中心的初创时期。

　　1980—1999年。授时中心的发展时期。

　　2000—2016。授时中心的开拓创新时期。

        授时人弘扬的“326”精神：“淡泊名利，甘于清贫。无私奉献，科技报国。”传承至今。

        通过牌匾的“八一”军徽和兵器装饰图案说明授时与国防建设密切相关。

　　展出的内容十分丰富，全面介绍了时间科学发展的历史、现状和未来。

展馆中登封观象台的模型。

登封观象台又称观星台，是中国元代的天文台，是中国著名的天文科学建筑物。观星台位于登封城东南十二公里的告城镇周公庙内，距周公测景台二十米。至元十三年（公元1276年）由元代天文学家郭守敬创建。

元初进行“四海测验”时﹐在此地观测北极星的记录已载入《元史·天文志》中:“河南府阳城﹐北极出地三十四度太弱。”(“太弱”为古代一度的十二分之八)又据明万历十年(公元1582年)孙承基撰《重修元圣周公祠记》碑载:“砖崇台以观星。台上故有滴漏壶﹐滴下注水﹐流以尺天。”由此可知观星台当是一座具有测影﹑观星和记时等多种功能的天文台。

　　今年五、六月间赴英国旅游，在巨石阵留影。

　　陶寺遗址复原模型。

　　时间频率科学的需求。

　　时间在各个领域的应用。

　　精密时间在各个行业中的应用。

　　观察太阳来确定时间是人类最早的计时方式。

　　西安小雁塔的日昝——中国古代的记时工具，不知为何从西安新城广场出土？

　　以火记时。

　　以水计时。

　　以1：5比例缩小的水运仪象台复原模型。通过滴漏计时，同时用水的重力推动天像仪运动，把相应时刻的星晨运行显示出来。

　　呜钟报时。中国唐代太宗李世民接受马周的建议，建立了晨钟暮鼓的报时制度。

　　午炮报时。

　　升降球报时。

　　机械钟表问世。

　　英国人约翰•哈利森发明旳航海钟，怀表的祖先。

　　雪特钟，由英国人发明的一种精密的天文摆钟。

　　电子钟。

        电波钟的权威说明。

　　原子钟。

　　我国科技人员研制的氢原子钟。也是授时中心曾经使用过的设备。

　　据讲解员介绍，我们已经装备了铯原子钟，我国的精密授时水平仅次于美国和前苏联。

　　授时技术时发展。

　　无线电授时。

　　无线电授时台链全球分布图。

　　长波授时。

　　互联网授时。

　　卫星授时。

　　我国时间基准保持达到国际先进水平。

　　霞光中授时部长波和短波授时电台的天线。

　　参加开放日活动之前，我们曾数次沿着曲折的盘山公路上骊山。授时中心的骊山天文观测站就在山顶。

　　这个山头比骊山烽火台还要高。右边山头上的建筑就是烽火台。

　　授时中心天文观测站远眺。

　　远观别有一番风光！

　　台站风姿。

　　通往山上观测站的专用公路。

　　绿树兰天银色的观象台风情万种！

　　山上观测站不对外开放，有一次征得管理人员同意，允许我们走进大门在观测台下留影。

　　机会难得我也照一张！

　　以观测站为背景留个纪念。

　　2018年9月陪王璋上骊山，以天文观测站为背景留影。

　　位置与时间时时刻刻伴随着每一个人，无论何时何地它都如影随形。想到所有在神州大地上的万物以大地原点定位，神州大地上的人们都是按授时中心发布的时间作息，这两个设施都在陕西，是不是让老陕们都有一点自豪感呢？我的家乡在陕西，我爱陕西！